1、基于生态足迹模型的南京市可持续发展评价基于生态足迹模型的南京市可持续发展评价The evaluation of sustainable development based on ecological footprint model in Nanjing摘要：本文系统阐述了生态足迹评价理论，并运用生态足迹模型对南京市近年可持续发展情况进行动态评价，结果如下：2010年南京市的人均生态足迹供给约为人均生态足迹需求的13.66倍，这说明南京市存在较严重的可持续发展问题。通过对南京市2005-2010年人均生态足迹需求和供给的分析认为，南京市对不可再生资源的需求较大，耕地资源越来越少，林地保护需要引起
2、足够的重视，同时，也说明了南京市资源利用效率的降低，必须进一步提高资源利用效率，并根据以上分析提出优化产业结构、调整能源结构和消费结构、提高土地利用率、制定科学的土地利用规划的建议。关键字：生态足迹；可持续发展；南京市Abstract: This paper systematically explains the theory of ecological footprint evaluation, and uses the model to evaluate the sustainable development of Nanjing in 2005-2010 dynamically, the
3、 results are as follows: in 2010, the demand of per capita ecological footprint are 13.66 times of the supply of per capita ecological footprint approximately, there are more serious issues of sustainable development problems. By analyzing the demand of per capita ecological footprint and supply ana
4、lysis the paper conclude that Nanjing are in greater demand on non-renewable resources, the farmland and the woodland protection are needed taken seriously attention from 2005 to 2010.At the same time, the paper illustrates that the reduction of efficiency of resource use in Nanjing, it is necessary
5、 to further improve the efficiency of resource use. Based on the analysis above, the paper improve the recommendations as follows: optimizing the industrial structure, adjusting the energy structure and consumption structure, improving land utilization, developing of the scientific land-use planning
6、.Keywords: ecological footprint; sustainable development; Nanjing1 引言自1992年里约热内卢联合国环境与发展大会以来，各国学者便将可持续发展作为研究的重要课题之一，先后提出了一系列可持续发展评价方法，生态足迹分析方法是近年来提出的一种定量测度可持续发展情况的方法。20世纪90年代，加拿大经济学家William Rees和Wackernagel等基于生态经济学研究成果提出了生态足迹这一概念，经过完善，发展成为了生态足迹模型，并得到广泛应用。它主要是计算区域发展过程中消耗的和提供的资源量之间的关系来评价区域发展的可持续发展情况1。
7、通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响，通过测量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，在地区、国家和全球尺度上比较人类对自然的消费量与自然资源的承载量,判定地区、国家或全球的可持续发展状况2。近几年，生态足迹方法由于具有较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系得到国内外学者的大量应用。南京市作为长江流域的重要城市，城市化速度较快，资源供给较为紧张，本文运用生态足迹法测度南京市可持续发展情况，为区域合理利用资源及可持续发展提供科学依据。2 生态足迹理论及方法2.1 理论基础“生态足迹”是一种基于土地面积的度量可持续发展程度的方法：“一只
8、承载着人类与人类所创造的城市、工厂的巨脚踏在地球上留下的脚印”3。人类维持生存所必须的每一消费项目最终都可追溯到生产该消费品所需的原始物质与能量的生态生产性土地面积上，这是人类对生态足迹的需求。而自然所能提供的、为人类所利用的生态生产性土地面积则为生态足迹的供给，也可作为对生态承载力的测度。如果一个地区的生态足迹需求大于其生态承载力，则该地区的生态足迹表现为生态赤字，说明人类对自然资源的过度开发和利用促使生态环境处于不安全状态4；相反，如果一个地区的生态足迹需求小于其生态承载力，则该地区的生态足迹表现为生态盈余，生态环境处于安全状态，当地的自然资源仍有开发和利用的潜力。2.2 计算方法生态足迹
9、基于六点假设5：跟踪人类社会消费的大部分资源和产生的废弃物是可能的；这些资源和废弃物流量的大部分可根据支持这些流量的必须生物生产性面积进行测量；各类可用生物生产能力不同的土地，可以折算成标准公顷全球公顷；由于这些土地的用途是相互排斥的，所以，它们可以相加成为人类的消费需求；自然的生态服务的供应也可以用以全球公顷标示的生物生产空间表达；生态足迹可以超越生态承载力。2.2.1 生态足迹需求根据William Rees的划分方法，将各种生态生产性土地主要划分为耕地、林地、草地、水域、化石燃料用地、建筑用地等六种。但是这六种生产性用地的生产能力不同，在计算时需要将各种类型的土地乘以一个均衡因子加以调整
10、，转化为具有相同生产能力的面积。生态足迹计算模型如下： （1）公式（1）中：EF为总的生态足迹；N为人口总数；ef为人均生态足迹； aai 为人均i种交易商品折算的生物生产面积，i为消费商品和投入的类型； r 为均衡因子；j为生物生产性土地类型；c 为i种商品的人均消费量；p 为i种消费商品的平均生产能力。生态足迹需求主要包括以下两个方面：生物资源的生态足迹需求、能源资源的生态足迹需求。其中生物资源主要包括农产品、动物产品、水果等类别；能源资源主要包括原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、煤气、电力等。2.2.2 生态承载力在计算生态承载力时，因不同国家或地区的资源享赋不同，不仅单
11、位面积不同类型的土地生物生产能力差异较大，且单位面积同类型的土地生产力也有很大差异，不同国家或地区的同类生物生产土地的实际面积无法直接进行对比，需对不同类型的生物生产土地面积进行调整。这可以通过引进一个产量因子来实现，也就是某个国家或地区某类型土地平均生产力与世界同类土地平均生产力的比率。生态承载力计算模型如下： （2）公式（2）中：EC为区域总生态承载力；N为人口数；ec为人均生态承载力(hm /人)；aj为人均生物生产面积；rj为均衡因子；yj为产量因子， yj=ylj/ywj ， ylj指某国家或区域的j类土地的平均生产力，ywj指j类土地的世界平均生产力。在计算区域生态承载能力时，还应
12、留出1 2以维护生物多样性需要。因此，最终的区域生态承载力将扣除l 2的生物多样性保护面积。3 南京市生态足迹分析3.1 概况南京是江苏省省会城市，中国四大古都之一，地处中国沿海开放地带与长江流域开发地带的交汇部，是长三角经济核心区的重要区域中心城市。2010年，南京市土地面积98.81万亩，常住人口800.47万人，人均GDP 65273元。如表1中2010年南京市土地利用情况，耕地所占比例最高，但是人均面积排在第三位，牧草地占全市总面积的比例最小，其实是建设用地、水域、林地。表1 2010年南京市土地利用情况土地类型土地面积（hm2）占全市总面积（%）人均面积（hm2/人）耕地239911
13、.836.422 0.029971 牧草地17.650.003 0.000002 林地73296.9611.127 0.009157 建设用地175806.726.690 0.021963 水域144852.421.991 0.018096 总面积658702.4100 0.082289 数据来源：南京市国土资源局网站（）3.2 计算3.2.1 生态足迹需求根据南京市统计年鉴(2011年)的统计数据，得出南京市生态足迹计算所需的生态足迹需求表、能源生态足迹需求表。其中计算生态足迹时，将能源的消费转化为化石燃料生产土地面积，均采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准，引入折算系数的概
14、念，将当地能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料土地面积。所有关于人均指标的计算值皆基于江苏省2010年常住人口数800.47万人得出。通过汇总，得出南京市2010年生态足迹的需求的最终结果，如表4。本文均衡因子则选取于文献67中对世界各国生态足迹估算的结果。表2 2010年南京市生物资源生态足迹需求表项目名称全球平均产量（Kg/ hm2）生物量（t）人均生态足迹（hm2/人）土地类型粮食274411064350.0523耕地棉花100041350.0005耕地油料18561176970.0082耕地麻类150020080.0002耕地蚕茧12001700.0000牧草地园林水果350085
15、2730.0032林地茶叶56620920.0005耕地蔬菜1800026632000.0192耕地竹笋干350012160.0000林地板栗300028720.0001林地白果350090.0000林地木材1.99787405.1300林地肉类331230000.4832牧草地水产品292041830.9128水域奶类502860710.0222牧草地蜂蜜508250.0021牧草地禽蛋400747560.0242牧草地表3 2010年南京市能源生态足迹需求表项目名称全球平均能源足迹（GJ/hm2）消费量折标准煤（t）折算系数（GJ/t）人均消费量（GJ/人）人均生态足迹(hm2/人)土地类
16、型原煤5515812244.120.93428.31850.5149化石能源用地洗精煤555088587.420.93415.73900.2862化石能源用地焦炭554613617.67328.4715.26230.2775化石能源用地天然气93216.7713838.9780.00100.0000化石能源用地原油933022862741.868158.76111.7071化石能源用地汽油9353011.599243.1240.27780.0030化石能源用地煤油931580.283643.1240.01150.0001化石能源用地柴油93169475.30142.7050.99360.010
17、7化石能源用地燃料油71100237.967850.20.66010.0093化石能源用地液化石油气71328645.024450.22.74220.0386化石能源用地电力10008194053.611.8411.22030.0112建设用地表4 2010年南京市生态足迹计算结果用地类型需求面积(hm2/人)均衡因子均衡面积(hm2/人)化石能源用地3.04301.13.3473耕地0.07792.80.2182牧草地0.51250.50.2562林地0.00321.10.0035建设用地0.01212.80.0339水域0.87960.20.1759人均生态足迹4.03523.2.2 生态
18、足迹供给耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域面积数据来源于南京市国土资源局网站。根据参考文献89中计算中国生态足迹时的产量因子取值。据中国统计年鉴，中国粮食的平均产量为4231kg/hm ，江苏地区平均产量为6703.33kg/hm 。文献8研究中国耕地时所采用的平均产量因子为1.66，因此江苏地区耕地的产量因子根据下式确定为2.63。表5 2010年南京市生态足迹供给计算结果用地类型供给面积（hm2）均衡因子产量因子调整面积（hm2）CO2吸收地00耕地239911.82.82.630.2207牧草地17.650.50.190.0000林地73296.961.10.910.0092建设用地17
19、5806.72.81.660.1021水域144852.40.210.0036总供给面积0.3356生物多样性保护0.0403人均生态足迹供给0.2953由表5可以看出，2010年南京市的人均生态足迹为4.0352 hm 2/人，生态承载力为0.2953 hm2 /人，人均生态足迹约为可利用的人均生态承载力13.66倍，存在3.74hm2 /人的生态赤字。由于统计年鉴的局限性，在以上南京市生态足迹的计算分析中，只包括了人们消费的部分资源，无法获得人类消费的所有生物和能源统计数据，所以，人均生态足迹的计算值比实际小；而由于生态环境的破坏，生态承载力的计算值比实际大，南京市的生态赤字应该还要大。从
20、6种生物生产性土地类型来看，生态足迹需求依次为：化石能源用地3.0430hm2 /人，占总生态足迹需求的75.4% ，是南京市生态赤字最主要的组成部分。牧草地0.2562 hm 2/人，耕地0.2182 hm2 /人，水域0.1759hm 2/人，牧草地供给近似为0，这是因为牧草地的消耗几乎都是从外输入的。2010年南京市耕地、林地和建筑用地都尚处于盈余状态，生态盈余分别为0.0025 hm2 /人、0.0057 hm2 /人和0.0682 hm2 /人。但是随着城市的日益扩张，必将会威胁自然生态资源的再生和供给。上述生态赤字显示，高能源消耗、人口过于密集、可耕地的减少以及化石能源燃料的极大消
21、耗是造成省内高生态赤字的主要原因。同时也表明，社会经济发展的压力，仅靠南京市自身的供给也已经不能满足。3.3 南京市生态足迹动态分析3.3.1 生态足迹需求分析表6 2005-2010年南京市人均生态足迹需求(单位： hm2/人)类别200520062007200820092010化石能源用地3.19033.15393.22932.99933.13213.3473耕地0.26430.24180.22560.02340.17610.2182牧草地0.47290.41330.34030.02860.02500.2562林地0.00200.00250.00300.00030.00450.0035建设
22、用地0.02720.02900.02950.03010.03140.0339水域0.18030.18270.17480.01790.18120.1759人均生态足迹4.13704.02314.00263.09973.55034.03522005-2010年南京市人均生态足迹需求如表6和图1所示，研究期内南京市人均生态足迹需求量总体呈增加态势，但增长幅度不大。2005年南京市常住人口为690万人，2010年为800.47万人，增长16%，人口的增长必然对地区人均生态足迹需求产生直接影响。 对于各类型土地的人均生态足迹需求量，化石能源用地生态足迹需求量一直处于较高水平，在人均需求量中所占比例最大；
23、牧草地和水域生态足迹需求变化量较大，建设用地和林地生态足迹需求量基本保持不变。这说明南京市对不可再生资源的需求较大，对耕地、草地、水域等生物资源的需求量在近几年有所增大。其中化石能源用地的人均生态足迹需求量变化趋势对人均生态足迹需求量的变化趋势影响最大，因此，可以认为影响南京市生态足迹需求的主要因素为对能源用地的生态足迹需求。图1 2005-2010年南京市人均生态足迹需求(单位： hm2/人)3.3.2 生态足迹供给分析2005-2010年南京市人均生态足迹供给如图2所示，南京市人均生态足迹供给总体呈减少态势，由2005年的0.3367 hm 2/人降低到2010年的0.2953 hm 2/
24、人，减少了14%。对于各类型土地的人均生态足迹供给量，其中牧草地的生态足迹供给量一直几乎为0，耕地生态足迹供给量一直处于较高水平，在人均需求量中所占比例最大，其次是建设用地，先减少后增加，林地和水域生态足迹供给量所占比例不大，但是处于一直减少的状态。这说明南京市耕地资源越来越少，这与城市化进程需要占用耕地有关；林地保护需要引起足够的重视，要在近年植树造林成果的基础上继续保持，加大保护力度。另外，要大力加强整治改善水环境，合理开发利用水资源。表7 2005-2010年南京市人均生态足迹供给(单位： hm2/人)类别200520062007200820092010耕地0.26210.24960.2
25、4120.23490.23020.2207牧草地0.00000.00000.00000.00000.00000.0000林地0.01070.01030.01000.00970.00970.0092建设用地0.10590.10340.10170.10070.10290.1021水域0.00390.00380.00370.00370.00370.0036总供给面积0.38270.36700.35660.34910.34640.3356生态承载力0.33670.32300.31380.30720.30490.2953图2 2005-2010年南京市人均生态足迹供给(单位： hm2/人)3.3.3 生
26、态赤字分析由图3示，2005-2010年人均生态赤字有所波动，但总体呈降低态势，由2005年的3.8002 hm 2/人降低到2008年的2.7925 hm 2/人，后又增长到2010年的3.7398 hm 2/人。全市牧草地、水域一直处于生态赤字状态，其中牧草地的生态赤字整体呈逐渐减少趋势。耕地、林地、建设用地处于盈余状态，其中建设用地的盈余较多，但总体上盈余情况都呈逐年减少的态势，这说明南京市对生物资源的利用情况也要得到重视。化石能源用地对生态赤字的影响最大，居民日常生产和生活的大部分消耗都体现在对能源的消耗上，因此减少生态赤字首先要减少化石能源用地生态赤字。表8 2005-2010年南京
27、市人均生态赤字(单位： hm2/人)项目名称200520062007200820092010生态足迹(hm2/人)4.13704.02314.00263.09973.55034.0352生态承载力(hm2/人)0.33670.32300.31380.30720.30490.2953生态赤字(hm2/人)3.80023.70013.68872.79253.24543.7398图3 2005-2010年南京市人均生态赤字(单位： hm2/人)3.3.4 万元生态足迹动态分析图4反映2005-2010年南京市万元GDP生态足迹总体呈增加的态势，2005年万元GDP生态足迹为0.6338hm2 /人，
28、2010年万元GDP生态足迹为0.9869 hm2 /人，增加55.71%。GDP生态足迹越大，表明资源利用效率越低；反之，则资源的利用效率越高。因此，近些年来南京市GDP生态足迹逐渐增加反映出资源利用效率的降低，必须通过各种措施促进科技对经济发展的贡献率，促进经济增长方式向集约型、节约型的转变，进一步提高资源利用效率，降低对生态资源的依赖程度。图4 2005-2010年南京市人均生态足迹与万元GDP生态足迹(单位： hm2/人)3.3.5 南京市与部分地区比较由参考文献1014 得出表9各地区数据，可以看出南京市的人均生态足迹远远高于江苏省的平均水平，高于全国和西部城市的水平，低于上海、美国
29、、英国等发达国家和地区的水平。表9中所示中国城市人均生态承载力低于全国水平和发达国家水平，这是由于我国人口人多，人均资源占有量较小。大都市生态足迹普遍较高，生态赤字严重，西部城市生态足迹低于全国平均水平，赤字情况较南京市较轻缓。这说明随着城市的发展，发达国家和地区对于外来自然资源和能源的依赖性将增大，这与发达地区高水平的生活方式有关，对资源的依赖性无病增大，所以南京市的生态足迹将继续增加，这必将导致对资源的浪费和城市生态环境的破坏。表9 江苏省生态足迹与部分地区的比较(单位： hm2/人)项目南京江苏北京上海成都武汉全国美国英国年份201020082010200920082008200719992003人均生态足迹4.02.73.46.52.12.83.712.35.6人均生态承载力0.30.50.20.20.3
